Ricercatori marocchini progettano concentratori solari luminescenti per agrivoltaico

I ricercatori marocchini hanno proposto l’uso di concentratori solari luminescenti per la generazione di energia nelle serre e nei progetti agrivoltaici. Questi ricercatori sostengono di essere in grado di produrre elettricità in condizioni di scarsa illuminazione e di convertire la luce ultravioletta in luce visibile che potrebbe essere utilizzata per i raccolti:

Gli scienziati dell’Università Politecnica Mohammed VI in Marocco hanno proposto l’uso di concentratori solari luminescenti (LSC) nelle serre e negli impianti agrivoltaici. Gli LSC sono comunemente usati come dispositivi fotonici nella produzione di prodotti chimici fini nei fotomicroreattori, in finestre dinamiche “intelligenti” per controllare la luce che entra negli spazi e per la distribuzione della luce sintonizzata sul colore per migliorare la crescita delle piante nelle serre. Possono anche essere utilizzati per migliorare l’efficienza dei pannelli solari. Gli LSC sono costituiti da materiali luminescenti noti anche come luminofori, che sono gruppi di molecole che emettono luce quando sono illuminati. I materiali possono essere rivestiti sulla superficie di un polimero o di una lastra di vetro, oppure usati come drogante del polimero o della lastra di vetro fungendo da guida di luce. Possono catturare la luce solare diretta e indiretta a una lunghezza d’onda e riemetterla a una lunghezza d’onda maggiore. Se applicati al fotovoltaico, i luminofori sono in grado di catturare fotoni ad alta energia che i pannelli fotovoltaici non possono assorbire e riemetterli come fotoni.

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“Rispetto alle celle solari al silicio convenzionali, le LSCc sono più trasparenti, il che significa che la luce necessaria per le colture potrebbe essere sufficientemente diffusa attraverso di esse”, ha detto il ricercatore Omar Moudampv magazine . “Questi dispositivi sono in grado di convertire la luce ultravioletta (UV) in luce visibile che potrebbe essere utilizzata per le colture e la luce diffusa può essere regolata per diversi colori come il rosso e il blu che sono favorevoli alla crescita delle piante”. Ha detto che i dispositivi LSC possono persino produrre elettricità in condizioni di scarsa illuminazione. Non sono pesanti e sono facili da installare nelle serre. Gli LSC possono funzionare in pieno sole o in condizioni di ombra e non hanno bisogno di essere orientati. Possono essere prodotti attraverso semplici processi di fabbricazione con materiali economici.

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Moudam e i suoi colleghi hanno affermato che l’attuale ricerca scientifica sta esaminando i complessi di terre rare piuttosto che i comuni coloranti organici per lo sviluppo e la fabbricazione di LSC, poiché secondo quanto riferito questi composti offrono una buona fotostabilità , un alto coefficiente di assorbimento, una resa quantica efficiente e minori perdite di riassorbimento. Gli LSC possono raggiungere valori vicini a 300 nanometri in termini di spostamento di Stokes, che è lo spostamento spettrale a energia inferiore tra la luce incidente e la luce diffusa o emessa dopo l’interazione con un campione. Il raggiungimento di un notevole miglioramento dell’efficienza quantistica fluorescente degli LSC a base di terre rare richiede una comprensione più profonda delle loro strutture molecolari e un assorbimento esteso fino alla massima lunghezza d’onda dello spettro visibile”, ha affermato il ricercatore. “I fluorofori altamente efficienti con un eccellente assorbimento nella gamma da 430 nanometri a 780 nanometri dello spettro di lunghezze d’onda devono ancora essere sviluppati e migliorati.

Il team di ricerca ha presentato le sue scoperte in “ Recent progress in organic luminescent solar concentrators for agrivoltaics: Opportunities for rare-earth complexes“, che è stato recentemente pubblicato sulla rivista Solar EnergyA marzo, il produttore statunitense di pannelli solari Heliene e la startup statunitense UbiQD hanno firmato un accordo di sviluppo congiunto per realizzare moduli che ottimizzano la luce e producono energia per le serre agrivoltaiche. UbiQD ha sviluppato finestre che generano elettricità insieme al prodotto UbiGro fotoluminescente che ottimizza la luce.

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Una recente ricerca dell’Università tecnologica di Eindhoven ha fornito una serie di protocolli di misurazione per valutare le prestazioni dei concentratori solari luminescenti (LSC) con l’obiettivo di aiutare questa tecnologia a raggiungere la maturità commerciale. La ricerca mostra che gli LSC possono essere integrati con moduli fotovoltaici finiti senza la necessità di modificare la loro struttura elettronica. Se applicati al fotovoltaico, i luminofori possono catturare fotoni ad alta energia che i pannelli solari non possono assorbire e riemetterli come fotoni a bassa energia. Più recentemente, un gruppo di ricerca olandese-australiano ha sviluppato un dispositivo a concentrazione solare luminescente dotato di celle fotovoltaiche bifacciali in silicio con un’efficienza del 20%. Può essere utilizzato e assemblato in diverse configurazioni di mosaico.

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